JP7440304B2

JP7440304B2 - ステージ

Info

Publication number: JP7440304B2
Application number: JP2020039166A
Authority: JP
Inventors: 幹雄荒木
Original assignee: ADVANTEC CO.,LTD.
Current assignee: ADVANTEC CO.,LTD.
Priority date: 2020-03-06
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2024-02-28
Anticipated expiration: 2040-03-06
Also published as: JP2021139018A

Description

この発明は，金属膜蒸着のための蒸発器（ステージ）に関する。

特表２０１１－５１０１７８号公報には，金属膜蒸着のための蒸発器（ステージ）が記載されている。蒸発器は，例えば，ロールツーロール（Ｒ２Ｒ）の蒸着装置の金属蒸発ステージとして用いられる。金属膜を蒸着する際に，ロールツーロール（Ｒ２Ｒ）用の蒸発器のほぼ中央付近に金属のワイヤを連続的に供給する。そして，蒸発器が高温になると金属のワイヤが溶融して，対象となる基盤への蒸着が行われる。基盤への蒸着膜厚が均一となりスプラッシュ等の欠陥を防ぐために，溶融金属が蒸発器全面にわたり均一な厚さで濡れることが望ましい。均一な濡れ性を確保するためには、蒸発器全面の温度が均一であることが望まれる。これが実現できれば、欠陥が発生することなく基盤へ均一な厚さの蒸着膜を形成できる。

特表２０１１－５１０１７８号公報

この明細書に記載されるある発明は，溶融金属の温度が均一となる金属膜蒸着のための蒸発器（ステージ）を提供することを目的とする。

この明細書に記載されるある発明は，溶融金属の濡れ性が均一となる金属膜蒸着のための蒸発器（ステージ）を提供することを目的とする。

上記の課題は，ステージの窪み部の幅を調整することで，溶融金属の温度や濡れ性が均一となるという知見に基づく。この明細書に記載される発明の好ましい態様は，ステージの窪み部の幅を，温度勾配を考慮して調整することで，溶融金属の温度や濡れ性が均一となるという知見に基づく。

この明細書に記載される最初の発明は，蒸着装置チャンバ内に設置され，対象物に金属を蒸着させるために溶融金属を蒸発させるためのステージに関する。
そして，ステージ１の表面は，溶融金属を収容するための窪み部３を有する。
窪み部３は，ステージ１の端部領域５における窪み部３の幅Ｗ_Ｅに比べて，ステージ１の中央部領域７における窪み部３の幅Ｗ_Ｃが大きい。

上記したステージの好ましい例は，窪み部３が，樽型のものである。

上記したステージの好ましい例は，Ｗ_Ｃ／Ｗ_Ｅが１．１以上２．５以下である。

上記したステージの好ましい例は，窪み部３が，楕円形状のものである。

上記したステージの好ましい例は，ステージ（１）の両端に接続されるそれぞれの装置電極の幅をＷ_ＥＬとしたときに，Ｗ_Ｃが，Ｗ_ＥＬ≦Ｗ_Ｃ≦２Ｗ_ＥＬであるか，又はＷ_Ｃが，４０ｍｍ以上６０ｍｍ以下のものである。

上記したステージの好ましい例は，ステージの裏面のうち中央部領域１１に，粗面化部１３を有するものである。

上記したステージの好ましい例は，ステージの裏面のうち中央部領域１１に，放熱材層１５を有するものである。そして，放熱材層１５は輻射率が０．０１以上０．４以下であるものが好ましい。

この明細書に記載される第２の発明は，上記したいずれかのステージを複数有する溶融金属蒸発システムに関する。
そして，複数のステージのそれぞれは，中央部領域７に短軸２１を有する形状を有し，複数のステージは，それぞれの長軸２３が平行となるように隣接して設置される。
そして，複数のステージの間隔Ｗ_Ｓは，Ｗ_Ｃ／１０以上Ｗ_Ｃ／４以下である。

この明細書に記載される発明によれば，溶融金属を有用する窪み部の形状などを制御することで，溶融金属の温度や濡れ性が均一となる蒸発器（ステージ）をできる。

図１は，本発明のステージを説明するための概念図である。図２は，装置電極を取り付けたステージの例を示す概念図である。図３は，窪み部が，樽型のステージを示す概念図である。図４は，裏面に粗面化部を有するステージを説明するための概念図である。図５は，裏面に放熱材層を有するステージを説明するための概念図である。図６は，溶融金属蒸発システムを説明するための概念図である。図７は，従来の蒸着装置を説明するための概念図である。図８は，従来の蒸着装置を用いた際の溶融金属の様子を示す図面に代わる写真である。図９は，従来の蒸着装置を使用し続けた後の蒸着装置を示す図面に代わる写真である。図１０は，コンピュータシミュレーションによる本発明の蒸発装置を用いた溶融金属の濡れ性評価の結果を示す。

以下，図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は，以下に説明する形態に限定されるものではなく，以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜修正したものも含む。

図１は，本発明のステージを説明するための概念図である。ステージ１は，蒸着装置チャンバ内に設置され，溶融金属を蒸発させるために用いられる。
そして，ステージ１の（上方）表面には，溶融金属を収容するための窪み部３が設けられる。窪み部３は，周囲に比べて低くなっている箇所を意味する。ステージ１の表面には窪み部３が設けられるので，窪み部３の周囲には壁４が形成されている。

図１の例では，窪み部の平面形状は，対向する辺がいずれも並行となる８角形である。この場合，窪み部の平面形状（上面から見た形状）が８角形状であり，底部分もそれに対応した８角形状となっている。この窪み部３は，平行な２つの長辺と，２つの長辺と垂直に存在し，端部領域５に存在する２つの短辺と，長辺と短辺とを接続する４つの斜辺を有する。窪み部が多角形のものは，成型が容易であり作成コストを軽減できる。

窪み部３は，ステージ１の端部領域５における窪み部３の幅Ｗ_Ｅに比べて，ステージ１の中央部領域７における窪み部３の幅Ｗ_Ｃが大きい。端部領域５とは，窪み部のうち長軸の両端が存在する部位を意味する。例えば，窪み部が長方形の場合，短辺が存在する領域が端部領域であり，窪み部が楕円形の場合は２点が上下の端部領域を形成する。ステージの好ましい例は，Ｗ_Ｃ／Ｗ_Ｅが１．１以上２．５以下である，この値は１．２以上２．５以下でもよいし，１．３以上２．４以下でもよいし，１．５以上２．３以下でもよい。図１の例では，Ｗ_Ｅは２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり，３０ｍｍ以上４０ｍｍ以下でもよく，具体的な例は３５ｍｍである。一方，Ｗ_Ｃは，Ｗ_Ｅより大きく，４０ｍ以上７０ｍｍ以下でもよいし，４０ｍｍ以上６０ｍｍ以下でもよいし，５０ｍｍ以上６０ｍｍ以下でもよい。この大きさは，溶融金属に応じて調整してもよい。具体的には，所定の供給速度で金属を提供し続けた場合のステージの温度変化を計算し，適切な幅とすればよい。

図２は，装置電極を取り付けたステージの例を示す概念図である。図２に示されるように，蒸発器（ステージ）は，例えば２つの電極６ａ，６ｂにより左右から支えられている。そして，２つの電極は，通常液体により冷却されている。このため，電極を通じて熱損失がおこり、蒸発器端部の温度が低下する。このため，ステージ上の溶融金属の温度を一定にするためには，ステージの中央付近を冷却することが望ましい。このような観点から，窪み部３の形状の好ましい例は，ステージ１の両端に接続されるそれぞれの装置電極の幅をＷ_ＥＬとしたときに，Ｗ_Ｃが，Ｗ_ＥＬ≦Ｗ_Ｃ≦２Ｗ_ＥＬであるか，又はＷ_Ｃが，４０ｍｍ以上６０ｍｍ以下のものである。

通常，ステージは，電極６ａ，６ｂは，６～８ｋＷ／ｈの電力を消費し，これにより高温となる。

図３は，窪み部が，樽型のステージを示す概念図である。この場合，窪み部の平面形状（上面から見た形状）が樽型であり，底部分もそれに対応した樽型となっている。窪み部の長辺が湾曲しているので，ステージの温度変化を適切に考慮し，溶融金属の温度をより均一化できる。樽型とは，２つの端部に存在する２つの短辺と，２つの短辺をつなぐ２つの歪曲した曲線（弧）からなる形状を有する。窪み部３の形状は，溶融金属を収容でき，溶融金属の温度や濡れ性を調整できるものであればよい。特に図示しないものの，窪み部の平面形状は，６角形であってもよいし，１２角形であってもよいし，楕円形状であってもよい。

窪み部３の深さは一定であることが好ましい。深さの例は，０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下であり，０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下でもよいし，１ｍｍ以上２ｍｍ以下でもよい。

図４は，裏面に粗面化部を有するステージを説明するための概念図である。図４に示す例では，ステージの裏面のうち中央部領域１１に，粗面化部１３を有する。粗面化部は，表面積を大きくし，これにより熱の放出を大きくするために設けられる。粗面化部とは，周囲に比べて表面粗さが粗い部分を意味する。粗面化部は，例えば粗面化部以外をマスクしたサンドブラストにより表面を荒くしてもよいし，化学的なエッチングにより表面を荒くすることにより得てもよい。例えば，粗面化しない部分をマスクした状態で，粗面化処理を施せばよい。粗面化部３は表面粗さの値であるＲｚ値が８以上１４以下（好ましくは，９以上１３以下，又は９．５以上１２．５以下，又は１０以上１２以下）であり，Ｒａ値が０．６５以上１．５以下（好ましくは０．７以上１．４以下，又は０．８以上１．３以下）であってもよい。これらの値は，ＪＩＳＢ０６０１－２００１に準拠して求めればよい。

図５は，裏面に放熱材層を有するステージを説明するための概念図である。図５に示す例では，ステージの裏面のうち中央部領域１１に，放熱材層１５を有する。そして，放熱材層１５は輻射率が０．０１以上０．４以下であるものが好ましい。所定の輻射率を有する放熱体は，例えば特許６２６６１６２号公報，特許６１９６０７８号公報に記載される通り，公知である。放熱材層は，ステージの他の部位に比べて輻射率が高い層を意味する。

次に，溶融金属蒸発システムについて説明する。
図６は，溶融金属蒸発システムを説明するための概念図である。図６に示される通り，この溶融金属蒸発システム１９は，複数のステージ１を有する。そして，複数のステージのそれぞれは，中央部領域７に短軸２１を有する形状を有し，複数のステージは，それぞれの長軸２３が平行となるように隣接して設置される。換言すると，図６に示される例では，複数のステージが横一列になるように配置される。そして，複数のステージの間隔Ｗ_Ｓは，Ｗ_Ｃ／１０以上Ｗ_Ｃ／４以下であり，Ｗ_Ｃ／８以上Ｗ_Ｃ／６以下でもよいし，Ｗ_Ｃ／１０以上Ｗ_Ｃ／５以下でもよいし，Ｗ_Ｃ／５以上Ｗ_Ｃ／４以下でもよい。

以下，実施例を用いて本発明を具体的に説明する。本発明は，上記の実施の態様及び以下の実施例に限定されるものではなく，公知の要素を適宜含めたものも本発明に含まれる。

［比較例１］
図７は，従来の蒸着装置を説明するための概念図である。従来の蒸着装置は，窪み部が矩形であった。矩形の窪み部の中心にワイヤを送り込む。送り込み速度は，１５００ｍｍ／分であり，アルミニウムワイヤーの場合は，蒸発装置１つあたり約１０ｇ／分である。ステージの大きさは，およそ１２０ｍｍ×３５ｍｍ×１０ｍｍの四角柱であり，表面部分に図７に示されるように長方形の窪み部を有する。窪み部の深さは１～２ｍｍである。

図８は，従来の蒸着装置を用いた際の溶融金属の様子を示す図面に代わる写真である。図８に示されるように，従来の蒸着装置を用いると，濡れ性が一様ではなく，両端に溶融金属が偏っている。このように溶融金属が偏っているので，対象に均一な蒸着膜を形成することは困難であった。

図９は，従来の蒸着装置を使用し続けた後の蒸着装置を示す図面に代わる写真である。図９に示されるように，従来の蒸着装置を用い続けると，中央部分が摩耗してすり減ることが分かる。

［実施例］
図１０は，コンピュータシミュレーションによる本発明の蒸発装置を用いた溶融金属の濡れ性評価の結果を示す。図１０に示されるように，本発明の蒸発装置を用いることで，溶融金属の濡れ性が均一化し，ステージ全体に溶融金属がいきわたることが分かる。このため，この発明の蒸発装置を用いれば，溶融金属の温度が均一となり，対象に均一な蒸着膜を形成できると考えられる。

この発明は，金属蒸着の分野で利用されうる。

１ステージ
３窪み部
５端部領域
７中央部領域
１１裏面の中央部領域
１３粗面化部
１５放熱材層
２１短軸
２３長軸

Claims

蒸着装置チャンバ内に設置され，対象物に金属を蒸着させるために溶融金属を蒸発させるためのステージ（１）であって，
前記ステージ（１）の表面は，前記溶融金属を収容するための窪み部（３）を有し，
前記窪み部（３）は，
前記ステージ（１）の端部領域（５）における窪み部（３）の幅（Ｗ_Ｅ）に比べて，前記ステージ（１）の中央部領域（７）における窪み部（３）の幅（Ｗ_Ｃ）が大きいステージ（１）であって，
前記ステージの裏面のうち中央部領域（１１）のみに，粗面化部（１３）を有し，
前記粗面化部（１３）は、前記ステージの裏面のうち前記粗面化部（１３）の周囲の部分に比べて表面粗さが粗い部分である
ステージ（１）。
請求項１に記載のステージ（１）であって，
前記窪み部（３）は，樽型である，ステージ（１）。
請求項２に記載のステージ（１）であって，
Ｗ_Ｃ／Ｗ_Ｅが１．１以上２．５以下である，ステージ（１）。
請求項１に記載のステージ（１）であって，
前記窪み部（３）は，楕円形状である，ステージ（１）。
請求項１に記載のステージ（１）であって，
前記ステージ（１）の両端に接続されるそれぞれの装置電極の幅をＷ_ＥＬとしたときに，Ｗ_Ｃが，Ｗ_ＥＬ≦Ｗ_Ｃ≦２Ｗ_ＥＬ
であるか，
Ｗ_Ｃが，４０ｍｍ以上６０ｍｍ以下である，ステージ（１）。
蒸着装置チャンバ内に設置され，対象物に金属を蒸着させるために溶融金属を蒸発させるためのステージ（１）であって，
前記ステージ（１）の表面は，前記溶融金属を収容するための窪み部（３）を有し，
前記窪み部（３）は，
前記ステージ（１）の端部領域（５）における窪み部（３）の幅（Ｗ_Ｅ）に比べて，前記ステージ（１）の中央部領域（７）における窪み部（３）の幅（Ｗ_Ｃ）が大きいステージ（１）であって，
前記ステージの裏面のうち中央部領域（１１）のみに，前記ステージの裏面の上に，放熱体を含む放熱材層（１５）を有し，
前記放熱材層（１５）の輻射率は、前記ステージの裏面のうち前記放熱材層（１５）を有さない部分の輻射率よりも高い，
ステージ（１）。
請求項６に記載のステージ（１）であって，前記放熱材層（１５）は輻射率が０．０１以上０．４以下である，ステージ。
請求項１～７のいずれかに記載のステージを複数有する溶融金属蒸発システムであって，
複数の前記ステージのそれぞれは，中央部領域（７）に短軸（２１）を有する形状を有し，複数の前記ステージは，それぞれの長軸（２３）が平行となるように隣接して設置され，
複数の前記ステージの間隔は，Ｗ_Ｃ／１０以上Ｗ_Ｃ／４以下である，溶融金属蒸発システム。